JP7294562B2 - Container with RFID module - Google Patents
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Description
本発明は、RFIDモジュールを備えた容器、特に、誘導電磁界または電波によって、非接触でデータ通信を行うRFID(Radio Frequency Identification)技術を利用したRFIDモジュールを備えた容器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a container provided with an RFID module, and more particularly to a container provided with an RFID module using RFID (Radio Frequency Identification) technology for non-contact data communication using an induced electromagnetic field or radio waves.
従来、無線通信デバイスであるRFIDタグを容器に付すことで、容器内の商品の管理をすることが考えられている。RFIDタグは、RFIC(Radio-Frequency Integrated Circuit)と共に、アンテナパターンなどの金属材料が紙材や、樹脂材等の絶縁基板上に形成されている。しかしながら、容器に金属層が形成されていると、RFIDタグが影響を受けて通信ができなくなる。 Conventionally, it has been considered to manage products in a container by attaching an RFID tag, which is a wireless communication device, to the container. An RFID tag, together with RFIC (Radio-Frequency Integrated Circuit), has a metal material such as an antenna pattern formed on an insulating substrate such as paper or resin. However, if a metal layer is formed on the container, the RFID tag will be affected and will not be able to communicate.
上記のようなRFIDタグ付き容器において、特許文献1には、意匠性を損なわないように容器の一部に形成された金属に対応可能なRFIDタグを設けた構成が提案されている。
In a container with an RFID tag as described above,
特許文献1に開示されたRFIDタグは、RFICチップとアンテナパターンとを有しており、これらの領域には容器に金属層を形成することができない。したがって、より意匠性の自由度の低減を抑制したRFIDモジュールを有する容器が求められる。
The RFID tag disclosed in
本発明は、金属層が形成された容器において、意匠性の低減を抑制したRFIDモジュールを有する容器の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a container having a metal layer formed thereon and having an RFID module that suppresses deterioration in design.
本発明の一態様の容器は、RFIDモジュールを備えた容器であって、樹脂製の基材と、基材上に形成された金属層と、を有する包装材と、包装材の周縁部が互いに接合されたシール部の内側に内容物を収容する収容部と、シール部に形成されたスロットと、を備える。RFIDモジュールは、RFIC素子と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流をRFIC素子に伝送するフィルタ回路と、フィルタ回路と接続する第1及び第2電極と、を備える。RFIDモジュールの第1電極と金属層とが電気的に接続される。RFIDモジュールがスロットを跨いでRFIDモジュールの第2電極と金属層とが電気的に接続される。 A container of one embodiment of the present invention is a container provided with an RFID module, which includes a packaging material having a resin base material and a metal layer formed on the base material, and a peripheral edge of the packaging material. A container for containing contents inside the joined seals, and a slot formed in the seals. The RFID module includes an RFIC element, a filter circuit for transmitting a current due to electromagnetic waves having a unique resonance frequency, which is a communication frequency, to the RFIC element, and first and second electrodes connected to the filter circuit. The first electrode of the RFID module and the metal layer are electrically connected. The second electrode of the RFID module and the metal layer are electrically connected across the slot by the RFID module.
本発明によれば、金属層が形成された容器において、意匠性の低減を抑制したRFIDモジュールを有する容器を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a container having an RFID module in which a reduction in design is suppressed in a container on which a metal layer is formed.
本発明に係る一態様の容器は、RFIDモジュールを備えた容器であって、樹脂製の基材と、基材上に形成された金属層と、を有する包装材と、包装材の周縁部が互いに接合されたシール部の内側に内容物を収容する収容部と、シール部に形成されたスロットと、を備える。RFIDモジュールは、RFIC素子と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流をRFIC素子に伝送するフィルタ回路と、フィルタ回路と接続する第1及び第2電極と、を備える。RFIDモジュールの第1電極と金属層とが電気的に接続される。RFIDモジュールがスロットを跨いでRFIDモジュールの第2電極と金属層とが電気的に接続される。 A container according to one aspect of the present invention is a container provided with an RFID module, the packaging material having a resin base material and a metal layer formed on the base material, and the peripheral edge of the packaging material The container includes a container for containing contents inside the seals joined to each other, and a slot formed in the seals. The RFID module includes an RFIC element, a filter circuit for transmitting a current due to electromagnetic waves having a unique resonance frequency, which is a communication frequency, to the RFIC element, and first and second electrodes connected to the filter circuit. The first electrode of the RFID module and the metal layer are electrically connected. The second electrode of the RFID module and the metal layer are electrically connected across the slot by the RFID module.
この態様の容器は、容器の基材に形成された金属層をアンテナとして利用するので、金属層が形成された容器において、意匠性の自由度の低減を抑制してRFIDモジュールを容器に取り付けることができる。 Since the container of this aspect uses the metal layer formed on the base material of the container as an antenna, in the container in which the metal layer is formed, the RFID module can be attached to the container while suppressing the reduction in the degree of freedom of design. can be done.
容器は、シール部に形成された貫通孔を備えてもよい。容器に、貫通孔が形成されているので、貫通孔に支持棒を通すことで容器を吊り下げることができる。 The container may have a through hole formed in the seal. Since the container has a through hole, the container can be suspended by passing the support rod through the through hole.
前記貫通孔は、前記スロットが延びる方向における前記スロットの延長上に形成されていてもよい。これにより、貫通孔とスロットを同時に形成することができ、加工費を安くすることができる。 The through hole may be formed on the extension of the slot in the direction in which the slot extends. Thereby, the through holes and the slots can be formed at the same time, and the processing cost can be reduced.
前記貫通孔は、前記スロットよりも前記容器の外側に形成されていてもよい。これにより、貫通孔に支持棒を通した際の容器の変形を低減することができる。 The through hole may be formed outside the container rather than the slot. This can reduce deformation of the container when the support rod is passed through the through hole.
前記貫通孔は、前記貫通孔は、前記スロットよりも前記容器の内側に形成されていてもよい。 The through hole may be formed inside the container rather than the slot.
また、通信周波数の電磁波が金属層に照射されると、スロットを周回する方向に電流が流れてもよい。このように、金属層はスロットアンテナとして機能するので、スロットアンテナとしての通信特性を得ることができる。 Further, when the metal layer is irradiated with an electromagnetic wave of a communication frequency, a current may flow in the direction of circling the slot. In this way, the metal layer functions as a slot antenna, so communication characteristics of a slot antenna can be obtained.
スロットの長さは、通信周波数の電磁波の2分の1波長の物理的長さを有してもよい。この場合、スロットアンテナとしての最大の通信距離を得ることが多い。 The length of the slot may have the physical length of one-half wavelength of an electromagnetic wave at the communication frequency. In this case, the maximum communication distance as a slot antenna is often obtained.
フィルタ回路は、LC並列共振回路でもよい。これにより、RFICとマッチングする周波数の電流をRFICに流すことができる。 The filter circuit may be an LC parallel resonant circuit. As a result, a current with a frequency that matches the RFIC can be passed through the RFIC.
フィルタ回路は、基板上に形成されたコイルを有し、コイルは、保護層で覆われてもよい。これにより、コイルの誘電率を固定することができ、容器内の誘電体の影響を受けるのを防止することができる。 The filter circuit has a coil formed on the substrate, and the coil may be covered with a protective layer. Thereby, the dielectric constant of the coil can be fixed, and the influence of the dielectric inside the container can be prevented.
フィルタ回路のコイルは、8の字形状を有してもよい。これにより、コイルの磁界が外部に漏れにくくすることができ、コイルのインダクタンス値を外部要因で変化しにくくすることができる。 The coils of the filter circuit may have a figure eight shape. This makes it difficult for the magnetic field of the coil to leak to the outside, and makes it difficult for the inductance value of the coil to change due to external factors.
金属層のシート抵抗は0.5Ω/□以上でもよい。この構成であっても、RFIDモジュールがフィルタ回路を有するので、金属層に発生した渦電流を利用してRFICに流すことができる。 The sheet resistance of the metal layer may be 0.5Ω/□ or more. Even with this configuration, since the RFID module has a filter circuit, the eddy current generated in the metal layer can be used to flow to the RFIC.
金属層の厚みは1nm以上1μm以下であってもよい。この構成であっても、RFIDモジュールがフィルタ回路を有するので、金属層に発生した渦電流を利用してRFICに流すことができる。 The thickness of the metal layer may be 1 nm or more and 1 μm or less. Even with this configuration, since the RFID module has a filter circuit, the eddy current generated in the metal layer can be used to flow to the RFIC.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものであり、本発明がこの構成に限定されるものではない。また、以下の実施の形態において具体的に示される数値、形状、構成、ステップ、ステップの順序などは、一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施の形態において、各変形例における構成も同様であり、各変形例に記載した構成をそれぞれ組み合わせてもよい。 It should be noted that each embodiment described below is one specific example of the present invention, and the present invention is not limited to this configuration. Numerical values, shapes, configurations, steps, order of steps, and the like specifically shown in the following embodiments are examples and do not limit the present invention. Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims indicating the highest concept will be described as optional constituent elements. Moreover, in all the embodiments, the configuration in each modification is the same, and the configurations described in each modification may be combined.
なお、比誘電率εr>1の場合、アンテナパターン及び導体パターンの電気的長さは物理的長さに対して長くなる。本明細書において、電気的長さとは、比誘電率や寄生リアクタンス成分による波長の短縮を考慮した長さである。 When the dielectric constant εr>1, the electrical lengths of the antenna pattern and conductor pattern are longer than their physical lengths. In this specification, the electrical length is a length that takes into account wavelength shortening due to relative permittivity and parasitic reactance components.
(実施形態1)
次に、本発明に係るRFIDモジュール5を備える容器1の概略構成について説明する。図1は、本発明に係る実施形態1のRFIDモジュール5を有する容器1の全体斜視図である。図2は、図1における矢視II断面図であり、図3は図1における矢視III断面図である。(Embodiment 1)
Next, a schematic configuration of the
実施形態1の容器1は、包装材3と、包装材3に貼り付けられたRFIDモジュール5と、包装材3に形成されたスロット9とを備える。なお、以下の説明において、容器1の一辺を上辺とし、上辺と対向する辺を下辺とし、上辺と下辺とを接続する辺を側辺とする。実施形態1の容器1では、例えば、上辺側に貫通孔11が配置されている。容器1は、例えば、図1に示すような平面状の2枚の包装材3の周縁部が接合、例えば、熱圧着されて形成された袋状の容器である。容器1は、内側に内容物を収容する収容部2と、表面及び裏面の包装材3がそれぞれ接合されているシール部4を備える。シール部4は、収容部2の上方の第1シール部4aと、収容部2の側方及び下方の第2シール部4bとを有する。容器1は、包装材3の端部から第1シール部4aを切り取ることが可能である。容器1は、収容部2の上部にチャック2aを有するので、第1シール部4aが容器1から切り取られた後も容器1の開閉をすることができる。
The
包装材3は、基材6と、基材6上に積層された金属層7と、金属層7上に積層された印刷層8と、印刷層8上形成されたカバー層10を備える。基材6は、樹脂層であり、例えば、ポリプロピレンである。
The
金属層7は、アルミニウム箔や銅箔などの導電材料の膜体により作製され、例えば、金属シートを貼り付けることで形成される。金属層7として、アルミニウムや銅などの抵抗値の小さい金属を用いることで通信距離を遠くすることができる。金属層7の厚みは、例えば、5μmよりも大きく40μm以下である。なお、金属層7は、図1ではスロット9を除いて包装材3の全面に形成されているが、包装材3の全面に形成されていなくてもよく、例えば、スロット9が形成されている第1シール部4aにおいて部分的に形成されていてもよい。
The
印刷層8は、インクを用いて印刷された樹脂層である。印刷層8は、例えば、ポリエチレンであり、インクジェット印刷、グラビア印刷またはオフセット印刷等で文字や図形が印刷されている。なお、包装材3は、印刷層8を備えていなくてもよい。
The printed
カバー層10は、金属層7及び印刷層8を水分や汚れから保護する層である。カバー層10は、樹脂層であり、例えば、ポリプロピレンである。
The
貫通孔11は、容器1を、例えば、支持用の棒に通すための孔である。これにより、容器1を棒に吊り下げて展示することができる。貫通孔11は、シール部4に形成され、例えば、第1シール部4aにおいてスロット9が延びる方向におけるスロット9の延長上に形成されている。これにより、スロット9と貫通孔11を、金型を用いて同時に形成することができ、加工費を安くすることができる。なお、容器1は、貫通孔11を備えていなくてもよい。
The through
スロット9は、少なくとも金属層7の領域内に形成された溝である。図2に示すように、包装材3を貫通する溝でもよい。スロット9は、金型を用いて貫通孔11を形成するときに、同時に、形成してもよいし、金属層7を、例えば、サンドペーパー等で削ることで形成してもよい。なお、スロット9は、包装材3の第2シール部4bに形成されてもよい。
スロット9の長さLgが通信周波数の電磁波の半波長の長さである場合、通信距離が最大となる。通信周波数の電磁波が容器1に照射されると、スロット9の長手方向の中心部に位置するRFIDモジュール5から2つのスロット9の端部までをそれぞれ往復するようにスロット9を周回する方向に通信周波数と共振し電流Irが流れる(図1参照)。スロット9の幅Wは、例えば、1mmである。
When the length Lg of the
RFIDモジュール5は、通信周波数(キャリア周波数)を有する高周波信号で無線通信(送受信)するように構成された無線通信デバイスである。RFIDモジュール5は、例えば、UHF帯の通信用の周波数を有する高周波信号で無線通信するよう構成されている。ここでUHF帯とは、860MHzから960MHzの周波数帯域である。
The
次に、図4から図7を参照して、RFIDモジュール5の構成について説明する。図4は、RFIDモジュールの透視平面図であり、図5は、図4における矢視Vの断面図である。図6はRFIDモジュールの基板に形成されている導体パターンの平面図を示し、図6aはRFIDモジュールの基板の上面に形成された導体パターンの平面図であり、図6bは基板の下面に形成された導体パターンの上から見た透視平面図である。図7は、図4における矢視VIIの断面図である。図中において、X-Y-Z座標系は、発明の理解を容易にするものであって、発明を限定するものではない。X軸方向はRFIDモジュール5の長手方向を示し、Y軸方向は奥行き(幅)方向を示し、Z軸方向は厚さ方向を示している。X、Y、Z方向は互いに直交する。なお、図5において、裏面の包装材3及び表面の包装材3の印刷層8及びカバー層10を省略して示している。
Next, the configuration of the
図4に示すように、RFIDモジュール5は、両面テープまたは合成樹脂等の粘着剤15を介して包装材3の上面にスロット9を跨いで貼り合わされる。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、RFIDモジュール5は、基板21と、基板21に搭載されるRFIC23とを備える。基板21は、例えば、ポリイミド等のフレキシブル基板である。RFIC23が実装された基板21の上面には保護膜25が形成されている。保護膜25は、例えば、ポリウレタン等のエラストマや、エチレン酢酸ビニル(EVA)のようなホットメルト剤である。基板21の下面にも、保護フィルム27が貼り付けられている。保護フィルム27は、例えば、ポリイミドフィルム(カプトンテープ)等のカバーレイフィルムである。
As shown in FIG. 5 , the
図6を参照する。基板21の上面には、第3電極33、第4電極35、第1インダクタンス素子L1の主要部の導体パターンL1a、および、第2インダクタンス素子L2の主要部の導体パターンL2aが形成されている。第3電極33は導体パターンL1aの一端と接続され、第4電極35は導体パターンL2aの一端と接続されている。これらの導体パターンは、例えば、銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングしたものである。
Please refer to FIG. A
基板21の下面には、金属層7にそれぞれ容量結合される第1電極29および第2電極31が形成されている。また、基板21の下面には、第1インダクタンス素子L1の一部の導体パターンL1b、第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3a、L3b(二点鎖線で囲む導体パターン)、L3cが形成されている。これらの導体パターンも、例えば、銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングしたものである。
A
第1インダクタンス素子L1の一部の導体パターンL1bの一端と第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3aの一端とが第1電極29と接続されている。同様に、第2インダクタンス素子L2の導体パターンL2bの一端と第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3cの一端とが第2電極31と接続されている。第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3aの他端と、導体パターンL3cの他端との間には、導体パターンL3bが接続されている。
One end of the conductor pattern L1b of the first inductance element L1 and one end of the conductor pattern L3a of the third inductance element L3 are connected to the
第1インダクタンス素子L1の導体パターンL1bの他端と、第1インダクタンス素子L1の導体パターンL1aの他端とは、ビア導体V1を介して接続されている。同様に、第2インダクタンス素子L2の導体パターンL2bの他端と、第2インダクタンス素子L2の導体パターンL2aの他端とは、ビア導体V2を介して接続されている。 The other end of the conductor pattern L1b of the first inductance element L1 and the other end of the conductor pattern L1a of the first inductance element L1 are connected via a via conductor V1. Similarly, the other end of the conductor pattern L2b of the second inductance element L2 and the other end of the conductor pattern L2a of the second inductance element L2 are connected via a via conductor V2.
基板21の上面に形成された第3電極33および第4電極35にRFIC23が搭載されている。つまり、RFIC23の端子23aが第3電極33に接続されて、RFIC23の端子23bが第4電極35に接続されている。
The
第1インダクタンス素子L1と第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3aとは、基板21の異なる層にそれぞれ形成され、かつ、それぞれのコイル開口が重なる関係に配置されている。同様に、第2インダクタンス素子L2および第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3cとは、基板21の異なる層にそれぞれ形成され、かつ、それぞれのコイル開口が重なる関係に配置されている。さらに、RFIC23は、基板21の面上で、第2インダクタンス素子L2および第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3cと、第1インダクタンス素子L1および第3インダクタンス素子L3の導体パターンL3aとの間に、位置する。導体パターンL1a、L1b、及びL3aで第1コイルCr1を構成し、導体パターンL2a、L2b、及びL3cで第2コイルCr2を構成する。
The conductor patterns L3a of the first inductance element L1 and the third inductance element L3 are formed in different layers of the
RFIDモジュール5内において、基板21の上面及び下面を通る第1電流経路CP1と基板21の下面を通る第2電流経路CP2とが形成されている。第1電流経路CP1は、第1電極29から分岐点N1、導体パターンL1b、導体パターンL1a、RFIC23、導体パターンL2a、導体パターンL2b、分岐点N2、を通って第2電極31に至る。第2電流経路CP2は、第1電極29から分岐点N1、導体パターンL3a、導体パターンL3b、導体パターンL3c、分岐点N2を通って第2電極31に至る。ここで、導体パターンL1aとビア導体V1を介して接続している導体パターンL1bで構成される第1インダクタンス素子L1と、導体パターンL2aとビア導体V2を介して接続している導体パターンL2bで構成される第2インダクタンス素子L2に流れる電流の巻き方向は逆になっており、第1インダクタンス素子L1で発生する磁界と第2インダクタンス素子L2で発生する磁界はお互いに打ち消し合っている。第1電流経路CP1及び第2電流経路CP2は、それぞれ、第1電極29と第2電極31との間で、互いに並列に形成されている。
In the
従来、容器にスロットアンテナを設けた場合、スロットアンテナが容器内の内容物により影響を受けて通信が妨げられる場合があった。これは、スロットの物理的長さが固定されており、液体等の内容物によってスロットの電気的長さが影響を受けて変化すると、通信ができなくなる場合がある。したがって、容器に形成するアンテナとしてスロットアンテナは不向きであった。 Conventionally, when a slot antenna is provided in a container, the slot antenna may be affected by the contents in the container and communication may be hindered. This is because the physical length of the slot is fixed, and if the electrical length of the slot is affected and changed by contents such as liquid, communication may not be possible. Therefore, the slot antenna is not suitable as an antenna formed in the container.
液体等の誘電体を容器内に収容する場合、RFIDタグの誘電率が高くなりスロットの電気長が通信周波数の電磁波の半波長よりも長くなるので、アンテナの共振周波数が下がってしまう。また、誘電率の変化は内容物とスロットアンテナとの距離によっても変化する。したがって、内容物の位置が箱の中で変わるごとに通信特性も変化してしまい、RFIDタグの読み取り距離が不安定になる。 When a dielectric such as a liquid is contained in the container, the dielectric constant of the RFID tag increases and the electrical length of the slot becomes longer than the half wavelength of the electromagnetic wave of the communication frequency, which lowers the resonance frequency of the antenna. In addition, the change in permittivity also changes depending on the distance between the contents and the slot antenna. Therefore, every time the position of the contents changes in the box, the communication characteristics also change, making the reading distance of the RFID tag unstable.
実施形態1において、この誘電率の変化による波長変化(周波数変化)を避けるために、スロット9の長さで周波数設計するのではなく、RFIDモジュール5で共振周波数を固定することで、スロット9の長さによる周波数変化に対応できる。
In the first embodiment, in order to avoid the wavelength change (frequency change) due to the change in dielectric constant, the resonance frequency of the
また、RFIC23は小型のチップであり、積層構造した第1コイルCr1及び第2コイルCr2が磁界を打ち消すようにそれぞれのコイルパターンが巻かれている。これにより、RFIC23の周辺はRFIDモジュール5の誘電率で固定され、容器1に収容される誘電体(内容物)による影響を受けないので、RFIC23にマッチングする周波数が変化しない。図7を参照すると、導体パターンL1a、L2aと、導体パターンL3a、L3c間の基板21の誘電率が固定しており、線間容量間の変化がない。また、導体パターンL1a、L2aと、導体パターンL3a、L3cとは、固定の誘電率の保護層としての保護膜25及び保護フィルム27でそれぞれ覆われている。このようにして、RFIDモジュール5の誘電率が固定されている。
Further, the
また、容器1内の誘電体の誘電率の影響を小さくするために、RFIDモジュール5の第1コイルCr1と、第2コイルCr2とで8の字コイルを形成しており、RFIDモジュール5の磁界が外部に漏れにくい構成である。RFIDモジュール5の磁界が漏れにくいのでインダクタンス値が外部要因で変化しにくい構成である。
Further, in order to reduce the influence of the dielectric constant of the dielectric inside the
また、RFIDモジュール5の磁束も閉じているので、容器1の中に金属を収容する場合でも、RFIC23にマッチングする周波数の変化が小さくなる。
Further, since the magnetic flux of the
次に、図8を参照して、RFIDモジュール5の回路構成について説明する。図8はRFIDモジュール5の等価回路図である。
Next, the circuit configuration of the
RFIDモジュール5内において、第1電流経路CP1は、LC並列共振回路である並列共振回路RC1の一部であり、通信周波数の電波に対してマッチングしているので、通信周波数の電波を金属層7が受信すると、RFIC23に電流が流れる。
In the
RFIDモジュール5は、並列共振回路RC1が形成されている。並列共振回路RC1は、第1インダクタンス素子L1、RFIC23、第2インダクタンス素子L2、および、第3インダクタンス素子L3で構成されるループ回路である。
A parallel resonant circuit RC1 is formed in the
容量C1は、金属層7、印刷層8、カバー層10、粘着剤15、保護フィルム27、及び、第1電極29で構成される。容量C2は、金属層7、印刷層8、カバー層10、粘着剤15、保護フィルム27、及び第2電極31で構成される。第4インダクタンス素子L4は一方の金属層7のインダクタンス成分であり、第5インダクタンス素子L5は他方の金属層7のインダクタンス成分である。RFIDモジュール5は容量C1及び容量C2を介して金属層7と電気的に結合しているので、スロット9の周囲に流れる電流は、金属層7の第4インダクタンス素子L4の両方に電流が分岐して流れ、スロット9端部を介して他方の金属層7の第5インダクタンス素子L5を通り容量C2を介して、RFIDモジュール5に流れ込んでいる。
Capacitor C<b>1 is composed of
並列共振回路RC1は、通信周波数における電波に対してインピーダンス整合してLC並列共振するように設計されている。これにより、通信周波数でRFICとマッチングしており、通信周波数におけるRFIDモジュール5の通信距離を確保することができる。
The parallel resonant circuit RC1 is designed to perform LC parallel resonance by impedance matching with respect to radio waves at communication frequencies. Thereby, the communication frequency is matched with the RFIC, and the communication distance of the
以上のように、実施形態1の容器1は、RFIDモジュール5を備えた容器1であって、樹脂製の基材6と、基材6上に形成された金属層7と、を有する包装材3と、包装材3の周縁部が互いに接合されたシール部4の内側に内容物を収容する収容部2と、シール部4に形成されたスロット9と、を備える。RFIDモジュール5は、RFIC23と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流をRFIC23に伝送するフィルタ回路としての並列共振回路RC1と、並列共振回路RC1と接続する第1電極29及び第2電極31と、を備える。RFIDモジュール5の第1電極29と金属層7とが電気的に接続され、RFIDモジュール5がスロット9を跨いでRFIDモジュール5の第2電極31と金属層7とが電気的に接続される。
As described above, the
容器1の包装材3に含まれる金属層7に囲まれたスロット9を跨いでRFIDモジュール5が配置されているので、金属層7をアンテナとして利用することができ、直列共振によりRFIC23に電流を流すことができる。したがって、金属層7が形成された容器1であっても、無線通信が可能であり、意匠性の低減を抑制したRFIDモジュール5を有する容器1を提供することができる。また、実施形態1の容器1であれば、従来の金属対応のRFIDモジュールを取り付けた容器よりも安価に提供することができる。
Since the
図9は、実施形態1におけるRFIDモジュール5を備える容器1の通信特性を示すグラフ図である。860MHzから960MHzのUHF帯においても、約150cm以上の通信距離を有し、特に、920MHz付近では約200cmの通信距離を有する。
FIG. 9 is a graph showing communication characteristics of the
スロット9がシール部4に形成されているので、容器1の内容物が収容される収容部2と重ならない位置にスロットが形成されている。これにより、内容物が金属物や水であっても、読み取り距離の劣化を小さくすることができる。
Since the
通信周波数の電磁波が金属層7に照射されると、スロット9を周回する方向に電流が流れる。このように、スロット9の周囲の金属層7はスロットアンテナとして機能するので、容器1はスロットアンテナとしての通信特性を得ることができる。
When the
また、スロット9の長さは、通信周波数の電磁波の2分の1波長の物理的長さを有する。これにより、スロットアンテナとしての最大の通信距離を得ることが多い。
Also, the length of the
次に、図10を参照して実施形態1の変形例1を説明する。図10は、実施形態1の変形例1における容器1Aの部分平面図である。実施形態1の変形例1における容器1Aは、実施形態1の容器1のスロット9と貫通孔11とが一体的に形成された構成である。実施形態1の変形例1のその他の構成は実施形態1の容器1と実質的に同じである。このような構成であっても、通信特性としては変わることがないので、実施形態1の変形例1の容器1Aは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図11を参照して実施形態1の変形例2を説明する。図11は、実施形態1の変形例2における容器1Bの部分平面図である。実施形態1の変形例2における容器1Bにおいて、貫通孔11がスロット9Bよりも容器1Bの内側(中心側)に形成されている。これにより、貫通孔11に支持棒を通されて容器1が吊り下げられた際に、容器1の変形を低減することができる。
Next,
また、スロット9Bは、1つの空洞形状を有する代わりに、複数の空洞部が結合された形状を有してもよい。スロット9Bは、例えば、第1空洞部9Baと、第2空洞部9Bbと、第1空洞部9Ba及び第2空洞部9Bbよりも幅の小さい第3空洞部9bcとを備える。第1空洞部9Ba、第2空洞部9Bb及び第3空洞部9Bcは、例えば、それぞれ、平面視で矩形形状を有する。第3空洞部9bcは、第1空洞部9Baと第2空洞部9bbとを連通する。RFIDモジュール5は、第3空洞部9bcを跨いで配置される。実施形態1の変形例2のその他の構成は実施形態1の容器1と実質的に同じである。このような構成であっても、通信特性としては変わることがないので、実施形態1の変形例2の容器1Bは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Also, the
次に、図12を参照して実施形態1の変形例3を説明する。図12は、実施形態1の変形例3における容器1Cの部分平面図である。実施形態1の変形例3における容器1Cは、貫通孔11がスロット9よりも容器1Cの外側(外縁側)に形成されている。実施形態1の変形例3のその他の構成は実施形態1の容器1と実質的に同じである。このような構成であっても、通信特性としては変わることがないので、実施形態1の変形例3の容器1Cは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図13を参照して実施形態1の変形例4を説明する。図13は、実施形態1の変形例4における容器1Dの部分平面図である。実施形態1の変形例4における容器1Dは、実施形態1の変形例2の容器1Bにおいて、スロット9の一端が開口している構成である。容器1Dのスロット9Dは、第1空洞部9Da、第2空洞部9Db及び第3空洞部9Dcを備え、第2空洞部9Dbの一端が開口している。したがって、スロット9Dにより、第1シール部4aの金属層7は、逆Fアンテナが形成されている。このような構成であっても、実施形態1の変形例4の容器1Dは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
また、容器1Dの両側辺に、それぞれ、切欠き17が形成されている。ユーザーは、切欠き17から包装材3を引き裂くことで、ちょうどチャック2aの上部分を切ることができる。また、図14に示すように、切り取られた第1シール部4aは通信可能であるので、例えば、切り取られた第1シール部4aが捨てられるごみ箱にRFIDモジュール5のリーダー装置を配置することで、開封された容器1Dの個数を検出することもできる。
次に、図15を参照して実施形態1の変形例5を説明する。図15は、実施形態1の変形例5における容器1Eの部分平面図である。実施形態1の変形例5における容器1Fは、実施形態1の変形例4の容器1Dの第1シール部4aにおいて、包装材3の上辺と第1空洞部9Da及び第3空洞部9Dcとの間に、スロット9Dの長手方向に沿って延びるスリット19がさらに形成された構成である。このように、第1シール部4aにスリット19がさらに形成された構成であっても、実施形態1の変形例5の容器1Eは、実施形態1の変形例5の容器Dと同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図16を参照して実施形態1の変形例6を説明する。図16は、実施形態1の変形例6における容器1Fの部分平面図である。実施形態1の変形例6における容器1Fは、スロット9Fが第1空洞部9Fa、第2空洞部9Fb及び第3空洞部9Fcを備え、第1空洞部9Faの一端が、包装材3の側辺に形成された切欠き18と連通することで開口している。これにより、ユーザーが切欠き18を起点にスロット9Fを引き裂くことで、RFIDモジュール5を容易に通信できなくすることができる。スロット9Fにより、第1シール部4aの金属層7は、逆Fアンテナが形成されている。このようなスロット9Fを有する実施形態1の変形例6の容器1Fは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図17を参照して実施形態1の変形例7を説明する。図17は、実施形態1の変形例7における容器1Gの部分平面図である。実施形態1の変形例7における容器1Gは、実施形態1の変形例6の容器1Fにおいて、スロット9Fの第1空洞部9Fa及び第2空洞部9Fbの下端と貫通孔11の下端とが同じ直線上に配置されている。実施形態1の変形例7のその他の構成は実施形態1の変形例6の容器1Fと実質的に同じである。このような構成であっても、実施形態1の変形例7の容器1Gは、実施形態1の変形例6の容器1Fと同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図18を参照して実施形態1の変形例8を説明する。図18は、実施形態1の変形例8における容器1Hの部分平面図である。実施形態1の変形例8における容器1Hは、実施形態1の変形例5の構成と同様にスリット19を有し、スロット9Hが、空洞部9Hb及び空洞部9Hcを備え、空洞部9Hcの一端が、包装材3の側辺に開口している。また、空洞部9Hcの他端と接続される空洞部9Hbの一端が包装材3の上辺に開口している。したがって、スロット9Hにより、第1シール部4aの金属層7は、モノポール型アンテナが形成されている。このような構成であっても、実施形態1の変形例8の容器1Hは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図19を参照して実施形態1の変形例9を説明する。図19は、実施形態1の変形例9における容器1Jの部分平面図である。実施形態1の変形例9における容器1Jは、実施形態1の変形例8の容器1Hにおいて、平行に延びる2本のスリット19が形成されており、2本のスリット19の間を、空洞部9Hbから側方に向けて直線状に延びる空洞部9Hbaが形成されている。これにより、モノポール型アンテナの一方のアンテナ長を実施形態1の変形例8よりも長くすることができ、通信距離を長くすることができる。
Next,
次に、図20を参照して実施形態1の変形例10を説明する。図20は、実施形態1の変形例10における容器1Kの部分平面図である。実施形態1の変形例10における容器1Kのスロット9Kは、空洞部9Kb及び空洞部9Kcを備え、空洞部9Kcの一端が、包装材3の上辺に開口している。空洞部9Kcの他端は空洞部9Kbと連通している。このような構成であっても、実施形態1の変形例11の容器1Lは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
次に、図21を参照して実施形態1の変形例11を説明する。図21は、実施形態1の変形例11における容器1Lの部分平面図である。実施形態1の変形例11における容器1Lは、貫通孔11を備えていない。また、スロット9Lは、第1空洞部9La、第2空洞部9Lb及び第3空洞部9Lcを備え、第2空洞部9Lbの一部が、包装材3の上辺に開口している。このような構成であっても、実施形態1の変形例11の容器1Lは、実施形態1の容器1と同様の効果を得ることができる。
Next,
(実施形態2)
以下、本発明に係る実施形態2の容器1について説明する。(Embodiment 2)
A
実施形態2の容器1と実施形態1の容器1との相違点は、金属層7のシート抵抗の違いである。この相違点を中心に以下に説明する。なお、実施形態2の説明において、前述の実施形態1と同様の構成、作用および機能を有する要素に対しては重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。実施形態2の容器1は、以下に説明する点以外の構成については、実施形態1のRFIDモジュール5と同様の構成である。
The difference between the
実施形態2の容器1の金属層7のシート抵抗は、実施形態1の容器1の金属層7のシート抵抗よりも大きい。金属層7のシート抵抗が大きい場合、実施形態1の容器1では発生しなかった以下の問題が発生する。
The sheet resistance of the
実施形態1の容器1では、アンテナ電極としてスロット9の周囲の金属層7の全体で共振現象を起こし、電磁波を放射していた。実施形態1における金属層7の厚みは、例えば、5μmより大きく40μm以下であり、金属層7のシート抵抗では、0.05Ω/□以下である。
In the
容器の金属層は、通常、食品酸化防止や意匠性の向上のために形成されている。金属層を蒸着法により形成する場合、金属層の厚みは、10Å(=1nm)~~10000Å(=1μm)程度になる。この厚みの金属層(蒸着膜)、例えば、アルミ蒸着膜は、膜厚が小さいのでシート抵抗が大きくなり、例えば、0.5Ω~50Ω/□程度になる。 The metal layer of the container is usually formed to prevent food oxidation and improve design. When the metal layer is formed by vapor deposition, the thickness of the metal layer is about 10 Å (=1 nm) to 10000 Å (=1 μm). A metal layer (vapor-deposited film) having this thickness, for example, an aluminum vapor-deposited film, has a small film thickness and thus a large sheet resistance, for example, about 0.5Ω to 50Ω/□.
金属層のシート抵抗が大きくなると、金属層によるアンテナ電極全体で定在波を作る直列共振現象を起こしても、金属層の抵抗により放射電力が、ほとんど熱になってしまうので、アンテナとして電磁波放射を行うことができない。 If the sheet resistance of the metal layer increases, even if a series resonance phenomenon that creates a standing wave occurs in the entire antenna electrode of the metal layer, most of the radiated power becomes heat due to the resistance of the metal layer. cannot be done.
また、RFICとアンテナ間のマッチング回路部の抵抗値も金属層と同じ厚みになってしまうので、整合回路部の抵抗値が上昇し、整合ロスが大きくなり、RFIDモジュールとして動作しない。 In addition, since the resistance value of the matching circuit between the RFIC and the antenna has the same thickness as the metal layer, the resistance value of the matching circuit increases, the matching loss increases, and the RFID module does not work.
このように、膜厚の薄い金属層によるアンテナ電極では(直列)共振現象による電磁波放射を起こすことができないが、金属層で電磁波を受けると、金属層に電磁波を打ち消すように電流が流れて電磁波をシールドする。この電流は、渦電流とも呼ばれる。渦電流が流れると、金属層に流れる電流成分は、アンテナ電極の共振現象によるものではないので電極パターン形状に寄らず全周波数成分に対応することができる。この渦電流は、金属シールドの効果としては知られているが、通常はアンテナとして利用されていない。 In this way, an antenna electrode made of a thin metal layer cannot emit electromagnetic waves due to a (series) resonance phenomenon. to shield. This current is also called eddy current. When the eddy current flows, the current component flowing in the metal layer is not due to the resonance phenomenon of the antenna electrode, so it can handle all frequency components regardless of the electrode pattern shape. This eddy current is known as an effect of metal shielding, but it is not commonly used as an antenna.
RFIDモジュール5には、固有の共振周波数の電流だけをRFIC23に伝送するフィルタ回路としての並列共振回路RC1を有するので、渦電流が周波数選択されてRFIC23に電流が流れてエネルギーが伝送される。アンテナ電極としての金属層7とRFIDモジュール5間で特定周波数だけを選択して、インピーダンス整合し、RFIC23と金属層7間のエネルギー伝達が可能となる。このようにして、RFIC23と通信可能になると考えられる。
Since the
したがって、実施形態2の容器1であれば、金属層7のシート抵抗が高い場合でも、従来では利用されなかった渦電流を用いることで通信可能にすることができる。
Therefore, with the
また、金属層7のシート抵抗が高い状態は、金属層7の厚みだけでなく金属層7の製法によっても発生する。例えば、金属層7を導電性ペーストにより形成する場合も、シート抵抗が0.5Ω以上になる場合がある。このような場合でも、実施形態2の容器1であれば、無線通信を行うことができる。
Moreover, the high sheet resistance of the
本発明は、上記各実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as follows.
(1)上記各実施の形態において、容器1は2枚の包装材を用いた容器であったがこれに限らない。容器1は、1枚の包装材を折り返して3辺の周縁部を接合した容器であってもよいし、3枚以上の包装材を用いて、底部が広がる自立可能な容器でもよい。
(1) In each of the embodiments described above, the
(2)上記各実施の形態において、スロット9及びスリット19は包装材3を貫通する空洞部であったがこれに限らない。樹脂製のフィルムをスロット9及びスリット19に貼り付けて容器1の強度を強くしてもよい。また、スロット9及びスリット19の領域の包装材3の基材6を残して、金属層7だけを空洞にしてもよい。
(2) In each of the embodiments described above, the
(3)上記各実施の形態において、通信用周波数帯はUHF帯であったがこれに限られない。HF帯の通信用の周波数(キャリア周波数)を有する高周波信号で無線通信するよう構成されていてもよい。この場合、スロット9に対して直交する金属層7の全長がHF帯の高周波信号を受信するように設計される。なお、HF帯とは、13MHz以上15MHz以下の周波数帯域である。
(3) In each of the above embodiments, the communication frequency band is the UHF band, but it is not limited to this. It may be configured to perform wireless communication using a high-frequency signal having a frequency (carrier frequency) for communication in the HF band. In this case, the entire length of the
本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the present invention has been described in each embodiment with a certain degree of detail, the disclosure of these embodiments should vary in details of construction, and the combination and order of elements in each embodiment may vary. Changes may be made without departing from the scope and spirit of the claimed invention.
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J、1K、1L 容器
2 収容部
2a チャック
3 包装材
4 シール部
4a 第1シール部
4b 第2シール部
5 RFIDモジュール
6 基材
7 金属層
8 印刷層
9、9B、9D、9F、9H、9K、9L スロット
9Ba 第1空洞部
9Bb 第2空洞部
9Bc 第3空洞部
10 カバー層
11 貫通孔
15 粘着剤
17、18 切り込み
19、20 スリット
21 モジュール基板
23 RFIC
23a 端子
23b 端子
25 保護膜
27 保護フィルム
29 第1電極
31 第2電極
33 第3電極
35 第4電極
37、39 導体パターン
L1 第1インダクタンス素子
L1a 導体パターン
L2a 導体パターン
L2 第2インダクタンス素子
L2a 導体パターン
L2b 導体パターン
L3 第3インダクタンス素子
L3a 導体パターン
L3b 導体パターン
L3c 導体パターン
L4 第4インダクタンス素子
L5 第5インダクタンス素子
Lg 長さ
CP1 第1電流経路
CP2 第2電流経路
Cr1 第1コイル
Cr2 第2コイル
C1 容量
C2 容量
Ir 電流1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1J, 1K,
Claims (8)
樹脂製の基材と、前記基材上に形成された金属層と、を有する包装材と、
包装材の周縁部が互いに接合されたシール部の内側に内容物を収容する収容部と、
前記シール部に形成されたスロットと、を備え、
前記RFIDモジュールは、RFIC素子と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流を前記RFIC素子に伝送するフィルタ回路と、前記フィルタ回路と接続する第1及び第2電極と、
前記シール部に形成された貫通孔と、を備え、
RFIDモジュールの前記第1電極と前記金属層とが電気的に接続され、
RFIDモジュールが前記スロットを跨いで前記RFIDモジュールの前記第2電極と前記金属層とが電気的に接続され、
前記スロットと前記貫通孔とが一体的に形成されている、
RFIDモジュールを備えた容器。 A container with an RFID module,
A packaging material having a resin substrate and a metal layer formed on the substrate;
an accommodating portion for accommodating contents inside a sealed portion in which the peripheral edge portions of the packaging material are joined to each other;
a slot formed in the seal,
The RFID module includes an RFIC element, a filter circuit for transmitting a current generated by an electromagnetic wave having a unique resonance frequency, which is a communication frequency, to the RFIC element, first and second electrodes connected to the filter circuit ,
and a through hole formed in the seal portion,
the first electrode and the metal layer of the RFID module are electrically connected;
the second electrode of the RFID module and the metal layer are electrically connected across the slot by the RFID module ;
wherein the slot and the through hole are integrally formed;
Container with RFID module.
請求項1に記載のRFIDモジュールを備えた容器。 When the metal layer is irradiated with an electromagnetic wave having a communication frequency, a current flows in a direction circulating the slot.
A container provided with the RFID module according to claim 1 .
請求項1または2に記載のRFIDモジュールを備えた容器。 the length of the slot has a physical length of one-half wavelength of an electromagnetic wave at a communication frequency;
A container comprising the RFID module according to claim 1 or 2 .
請求項1から3のいずれか1つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。 wherein the filter circuit is an LC parallel resonant circuit,
A container provided with the RFID module according to any one of claims 1 to 3 .
前記コイルは、保護層で覆われている、
請求項4に記載のRFIDモジュールを備えた容器。 The filter circuit has a coil formed on a substrate,
the coil is covered with a protective layer;
A container comprising the RFID module according to claim 4 .
請求項5に記載のRFIDモジュールを備えた容器。 the coil of the filter circuit has a figure eight shape;
A container comprising the RFID module according to claim 5 .
請求項1から6のいずれか1つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。 The sheet resistance of the metal layer is 0.5Ω/□ or more.
A container provided with an RFID module according to any one of claims 1 to 6 .
請求項7に記載のRFIDモジュールを備えた容器。 The thickness of the metal layer is 1 nm or more and 1 μm or less.
A container provided with the RFID module according to claim 7 .
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